一种太阳能空气源热泵的制作方法

1.本发明属于热泵技术领域，具体的说是一种太阳能空气源热泵。


背景技术：

2.太阳能的使用受天气变化的影响较大，具有不稳定性，传统的太阳能制热装置在夜间无法利用太阳辐射，或在太阳辐射较弱的情况下，由于太阳能热水装置中的太阳能集热器漏热，太阳能制热装置制取热水的温度无法达到用户的需求。空气源热泵运用热泵工作原理，利用空气中的低品位热能制取高温热水，具有能够常年使用，不受太阳辐射影响的优点。但是传统的空气源热泵的性能受蒸发温度的影响，在环境温度低的情况下能效较低。
3.现有的一种太阳能空气源热泵，将空气源热泵与太阳辐射有机结合，利用太阳能集热器制取热水，在太阳辐射充足时可直接利用太阳辐射制热，在太阳辐射不足时利用空气源热泵制热，解决太阳辐射不稳定的问题。但当太阳能空气源热泵安装在空间有限的狭小、空气流通不畅的环境，且所处地区常年日照时间短、光照强度低、常年环境温度低的情况下；如我国的东北地区的大兴安岭和小兴安岭的北部地区年均温都在0℃以下，我国最北端的漠河地区，年均温在
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4℃以下，接收的年太阳辐射总量也非常少；此时，太阳能空气源热泵无论是对太阳能的利用或对空气能的利用均效率低下，难以满足使用，达不到用户的供暖效果。


技术实现要素：

4.为了弥补现有技术的部分不足，本发明提出了一种太阳能空气源热泵，能够实现从多个环境温度不同的区域有选择的抽取温度偏高的空气，而使得蒸发器内的制冷剂在单位时间内能够汲取更多的热能，从而提高太阳能空气源热泵从空气中获取热能的效率。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能空气源热泵，包括空气源热泵，所述空气源热泵包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀和储水箱，蒸发器的进气口连接一号进气管的一端，所述一号进气管的另一端连通有多根二号进气管，且二号进气管沿着一号进气管中心线对称分布，二号进气管远离一号进气管的一端为自由端，二号进气管的自由端管口处设置有一号温度传感器和一号电磁阀，一号进气管处设置有一号控制器；所述一号控制器与一号温度传感器、一号电磁阀均电性连接；一号温度传感器用于检测二号进气管自由端内的空气的温度；所述一号温度传感器将检测的温度信号传递给一号控制器；一号控制器用于对多个二号进气管自由端内的温度进行比对，并控制相应一号电磁阀，实现自由端内温度高的二号进气管的管口打开，自由端内温度低的二号进气管的管口关闭；所述蒸发器的出气口处设置有微型风力发电机；
6.所述微型风力发电机远离蒸发器的一侧设置有出气管，所述出气管用于将蒸发器换热后的低温空气排走；所述一号进气管、二号进气管均为保温管。
7.所述储水箱上设置有冷水进入管，所述冷水进入管布置的路径上设置有热源管，所述冷水进入管穿过热源管，并与热源管进行热交换；所述热源管包括一管和二管，所述二
管连通于一管的上部；所述一管与二管连接处的一管下部设置有二号电磁阀、二号温度传感器和二号控制器，所述二号温度传感器用于检测一管与二管连接处的温度；所述热源管处的冷水进入管外壁设置有三号温度传感器，第二控制器接收二号温度传感器和三号温度传感器的信号并比较冷水进入管和热源管的温度，当热源管的温度大于冷水进入管的温度时，控制器控制二号电磁阀打开一管的下部；所述冷水进入管穿过热源管的下部。
8.所述冷水进入管暴露在光照环境中的部分的表面包裹有条形保温袋；所述条形保温袋内填充有相变储能材料；绕成环形的所述条形保温袋外卡合有透明塑料保温罩；所述相变储能材料内掺杂有碳粉和铝粉。
9.所述冷水进入管穿入一管并转向后从同一侧穿出,冷水进入管穿入一管的一端为进入端，冷水进入管穿出一管的一端为排出端，所述进入端低于排出端的高度。
10.所述进入端和排出端之间的冷水进入管为锥形弹簧状，且该锥形弹簧状的冷水进入管为上端小而下端大；所述锥形弹簧状的冷水进入管位于一管内，且不与一管的内壁相互接触；锥形弹簧状的所述冷水进入管的两端均通过连接套与冷水进入管的其余部分固定连通，且连接套位于进入端和排出端处。
11.所述二号进气管上设置有加热管，所述加热管包括透明玻璃管和黑色绒布；所述二号进气管与透明玻璃管端部连接；所述黑色绒布包裹在透明玻璃管外，且黑色绒布外包裹有塑料薄膜，黑色绒布用于吸收阳光的热量而对透明玻璃管进行加热保温。
12.本发明的有益效果如下：
13.1、本发明中，通过一号进气管、二号进气管、一号温度传感器、一号电磁阀和一号控制器的相互配合作用，能够实现从多个环境温度不同的区域有选择的抽取温度偏高的空气，从而实现蒸发器的进气口处有选择的进入温度相对偏高的空气，从而使得蒸发器内的制冷剂在单位时间内能够汲取更多的热能，从而提高太阳能空气源热泵从空气获取热能的效率。
14.2、本发明中，由于一号进气管和多个二号进气管，使得本发明的蒸发器即使布置在空气不通畅的温暖区域，也能正常的汲取环境中空气的热能，从而降低了对蒸发器布置位置的限制，蒸发器能够根据实际需求布置在温暖的区域，从而降低因蒸发器布置在寒冷的室外出现严重的结霜问题发生。
15.3、本发明中，通过二号电磁阀、二号温度传感器、三号温度传感器、二号控制器和热源管的相互配合工作，使得冷水进入管有选择的对温度高于冷水进入管温度的热源管热能回收，从而提高太阳能空气源热泵的冷水进入的基础温度，从而辅助解决了太阳能空气源热泵对冷水加热到目标温度速率低问题。
16.4、本发明中，由于在光照条件下，黑色绒布能够充分的吸收阳光照射的太阳能，并将热量传到给透明玻璃管，使透明玻璃管内部的空气被加热升温，从而提高了透明玻璃管内空气升温的速率，进而提高黑色玻璃管内部流通的空气的温度；从而提高太阳能空气源热泵从空气获取热能的效率。
附图说明
17.下面结合附图对本发明作进一步说明。
18.图1为本发明太阳能空气源热泵的结构示意图；
19.图2为本发明空气源热泵的结构示意图；
20.图3为本发明一号进气管和二号进气管连接示意图；
21.图4为本发明热源管与冷水进入管连接示意图；
22.图5为本发明一管上开设连接管安装孔以及裂缝的结构示意图；
23.图6为本发明冷水进入管外包裹有条形保温袋的结构示意图；
24.图7为本发明透明塑料保温罩的结构示意图；
25.图8为本发明加热管的结构示意图；
26.图中：空气源热泵1、太阳能集热器11、蒸发器12、压缩机13、冷凝器14、进气口141、出气口142、膨胀阀15、储水箱16、冷水进入管161、进入端1611、排出端1612、一号进气管2、二号进气管21、一号温度传感器22、一号电磁阀23、微型风力发电机25、出气管26、热源管3、一管31、二管32、二号电磁阀33、二号温度传感器34、三号温度传感器36、洗手池37、条形保温袋4、相变储能材料41、透明塑料保温罩42、聚光玻璃管6、透明玻璃管61、黑色绒布62。
具体实施方式
27.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式和说明书附图1
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8，进一步阐述本发明。
28.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能空气源热泵，包括空气源热泵1，所述空气源热泵1包括蒸发器12、压缩机13、冷凝器14、膨胀阀15和储水箱16，蒸发器12的进气口141连接一号进气管2的一端，所述一号进气管2的另一端连通有多根二号进气管21，且二号进气管21沿着一号进气管2中心线对称分布，二号进气管21远离一号进气管2的一端为自由端，二号进气管21的自由端管口处设置有一号温度传感器22和一号电磁阀23，一号进气管2处设置有一号控制器；所述一号控制器与一号温度传感器22、一号电磁阀23均电性连接；一号温度传感器22用于检测二号进气管21自由端内的空气的温度；所述一号温度传感器22将检测的温度信号传递给一号控制器；一号控制器用于对多个二号进气管21自由端内的温度进行比对，并控制相应一号电磁阀23，实现自由端内温度高的二号进气管21的管口打开，自由端内温度低的二号进气管21的管口关闭；所述蒸发器12的出气口142处设置有微型风力发电机25；
29.所述微型风力发电机25远离蒸发器12的一侧设置有出气管26，所述出气管26用于将蒸发器12换热后的低温空气排走；所述一号进气管2、二号进气管21均为保温管。
30.工作时，现有技术中，压缩机13释放的高温高压气体是相对于蒸发器12释放的气态制冷剂而言的；太阳能空气源热泵包括太阳能集热器11和空气源热泵1，空气源热泵1中的蒸发器12、压缩机13、冷凝器14、膨胀阀15和储水箱16之间均通过管道连接，压缩机13用于将低压的气态制冷剂压缩升温为高压气态制冷剂；冷凝器14用于将压缩机13排出的高温高压的气态制冷剂与需要加热的水进行热交换，同时使高温高压的气态制冷剂冷凝为低温高压的液态制冷剂，而需要加热的水在热交换过程实现加热；在冷凝器14中，制冷剂在较高压力状态下放出热能，并由气态变为液态；膨胀阀15是一种节流装置，控制制冷剂的流量，可提高系统的能效比和可靠性。制冷剂是空气源热泵1中实现制热循环的工作介质。本方案中，低温空气表示空气温度低于所处的环境温度，热空气表示空气温度高于所处大环境的平均温度；由于蒸发器12的进气口141连接一号进气管2的一端，一号进气管2的另一端连通
多根二号进气管21，二号进气管21进气时能够将空气汇聚入一号进气管2内，并由一号进气管2输送到蒸发器12的进气口141，蒸发器12通过节流后的制冷剂将一号进气管2输送的空气中热能置换出来，制冷剂吸空气中的热能后气化，气化后的制冷剂被输送到压缩机13处。本发明中，通过设置多根二号进气管21，能够从多个环境温度不同的区域抽气空气，并通过一号温度传感器22对各个二号进气管21的自由端内空气温度进行检测，通过控制器对各个二号进气管21的自由端内温度进行比较，控制器控制一号电磁阀23，将自由端内空气温度高的二号进气管21的管口打开，自由端内空气温度低的二号进气管21的管口关闭，从而实现蒸发器12的进气口141处有选择的进入温度相对较高的空气，从而使得蒸发器12内的制冷剂在单位时间内能够汲取更多的热能，从而提高太阳能空气源热泵从空气获取热能的效率。其中，多个二号进气管21的自由端分别布置在楼顶的多个空调外机出风口处或其他合适位置；二号进气管21的自由端布置在楼顶的空调外机出风口处，一方面空调外机出风口能够提供一定的风力，使空气顺畅的进入二号进气管21内，另一方面，在夏季时，空调外机工作时排出的为热空气，热空气进入二号进气管21，蒸发器12的进气口141进入温度相对较高的热空气，从而使得蒸发器12内的制冷剂在单位时间内能够汲取更多的热能，从而提高太阳能空气源热泵从空气获取热能的效率；同时，控制器设定为每半个小时或每一个小时调整一次二号进气管21自由端的一号电磁阀23的启闭状态，或按实际需求的频率调整二号进气管21自由端的一号电磁阀23启闭状态，或设定相应二号进气管21上的一号电磁阀23在规定时间内打开或关闭，从而使得相应二号进气管21能够及时汲取该二号进气管21所处环境中的热空气；当二号进气管21的自由端处对应的空调外机处于工作状态，空调外机出风口向外吹风，从而使得风自动吹入二号进气管21内并流通至蒸发器12的进气口141处时，调控一号控制器，使一号控制器控制该二号进气管21上的一号电磁阀23打开，保证了蒸发器12的进气口141处的空气正常流通，使得蒸发器12能够正常的汲取空气中的热能。同时，出气管26内的空气流动带动微型风力发电机25的叶片转动，使得微型风力发电机25进行风力发电，微型风力发电机25所发的电用于对太阳能空气源热泵内电器元器件用电的补充，减少太阳能空气源热泵内电器元器件对外界供电的需求。
31.本发明中，由于一号进气管2和多个二号进气管21的设置，使得本发明的蒸发器12即使布置在空气不通畅的温暖区域，也能正常的汲取环境中空气的热能，从而降低了对蒸发器12布置位置的限制，蒸发器12能够根据实际需求布置在温暖的区域，从而降低因蒸发器12布置在寒冷的室外出现严重的结霜问题。
32.作为本发明其中一个实施例，所述储水箱16上设置有冷水进入管161，所述冷水进入管161布置的路径上设置有热源管3，所述冷水进入管161穿过热源管3，并与热源管3进行热交换；所述热源管3包括一管31和二管32，所述二管32连通于一管31的上部；所述一管31与二管32连接处的一管31下部设置有二号电磁阀33、二号温度传感器34和二号控制器，所述二号温度传感器34用于检测一管31与二管32连接处的温度；所述热源管3处的冷水进入管161外壁设置有三号温度传感器36，第二控制器接收二号温度传感器34和三号温度传感器36的信号并比较冷水进入管161和热源管3的温度，当热源管3的温度大于冷水进入管161的温度时，控制器控制二号电磁阀33打开一管31的下部；所述冷水进入管161穿过热源管3的下部。工作时，生活中，洗澡、洗脸以及其他情况使用热水后均会将热水倾倒，而这部分热水被倾倒，热能也将随之散失，造成浪费；本实施例中，热源管3为洗手池37的排水管或沐浴
排水管或厨房排水管中的一个或多个；二号电磁阀33、二号温度传感器34、三号温度传感器36均与二号控制器电性连接；通过二号温度传感器34检测热源管3的温度，通过三号温度传感器36检测冷水进入管161的温度，控制器接收二号温度传感器34和三号温度传感器36的温度信号后并进行比较，当热源管3的温度大于冷水进入管161的温度时，控制器控制二号电磁阀33打开一管31的下部，使得热源管3内的热水通过一管31的下部而与冷水进入管161表面进行热交换，从而实现有选择性的对热源管3内热水热能的回收，从而提高太阳能空气源热泵的冷水进入的基础温度，从而辅助解决了太阳能空气源热泵对冷水加热到目标温度速率低问题。
33.作为本发明其中一个实施例，所述冷水进入管161暴露在光照环境中的部分的表面包裹有条形保温袋4；所述条形保温袋4内填充有相变储能材料41；绕成环形的所述条形保温袋4外卡合有透明塑料保温罩42；所述相变储能材料41内掺杂有碳粉和铝粉。工作时，在布置冷水进入管161时，部分冷水进入管161不易被隐藏，只能暴露在光照环境中，此时，通过条形保温袋4包裹光照环境的冷水进入管161外表面，通过胶水粘接固定，然后在绕成环形的条形保温袋4外卡合透明塑料保温罩42，通过透明塑料保温罩42对条形保温袋4进行保温；由于生活中用水量较大的时间段一般为早晨、中午及晚上，其余时间在工作，用水量少或不用水，此时，冷水进入管161内的水保持相对静止状态，而条形保温袋4内装有相变储能材料41，在阳光的照射下，相变储能材料41吸收阳光的热能后，将一部分热能传导给冷水进入管161内的冷水，在持续的阳光照射下，且冷水进入管161内的水流动量小时，冷水进入管161内的冷水随着局部温度的增加，吸收热能有限，从而使得相变储能材料41将多余热能存储于自身，在冷水进入管161内水流动量大时，将加速相变储能材料41与冷水进入管161之间的热交换，为冷水进入管161内的冷水提供一个基础温度，进而提高太阳能空气源热泵将冷水加热到目标温度的速率；相变储能材料41内掺杂有碳粉和铝粉，能够提高相变储能材料41的导热率，使相变储能材料41单位时间内能够吸收更多的太阳能；此外，相变储能材料41还包括石蜡，相变储能材料41的相变温度在35℃
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55℃之间。
34.作为本发明其中一个实施例，所述冷水进入管161穿入一管31并转向后从同一侧穿出,冷水进入管161穿入一管31的一端为进入端1611，冷水进入管161穿出一管31的一端为排出端1612，所述进入端1611低于排出端1612的高度。具体的，热源管3的热水由上而下落下，由于冷水进入管161穿过一管31内部的部分具有高度差，即进入端1611低于排出端1612的高度，从而使得一管31的热水先与冷水进入管161的排出端1612接触，后与冷水进入管161的进入端1611接触，而一管31内热水与冷水进入管161进行热交换时温度是逐渐降低的，因此，一管31内热水处于较高温度时将热量传递给冷水进入管161的排出端1612，一管31内热水处于较低温度时将热量传递给冷水进入管161的进入端1611，假设冷水进入管161内冷水是静止的，那么，一管31与冷水进入管161进行热交换后，冷水进入管161的排出端1612温度高于进入端1611的温度，从而提高了热交换效率，若是进入端1611高于排出端1612的高度，将使热交换时，进入端1611的温度高于排出端1612的温度，而进入端1611的冷水向排出端1612流动，一管31内热水温度在热交换过程中又不断降低，可能会导致一管31内热水到达冷水进入管161的排出端1612时，一管31的温度低于冷水进入管161的排出端1612温度，反而使得冷水进入管161的排出端1612热量被一管31的水带走，反而降低热交换效率。因此，进入端1611低于排出端1612的高度，能够提高一管31与冷水进入管161的热交
换效率。
35.作为本发明其中一个实施例，所述进入端1611和排出端1612之间的冷水进入管161为锥形弹簧状，所述锥形弹簧状的冷水进入管161为上端小而下端大，所述锥形弹簧状的冷水进入管161位于一管31内，且不与一管31的内壁相互接触；锥形弹簧状的所述冷水进入管161的两端均通过连接套与冷水进入管161的其余部分固定连通，且连接套位于进入端1611和排出端1612处。
36.工作时，热源管3的热水由上而下落下时，由于锥形弹簧状的冷水进入管161位于热源管3上的一管31内，且一管31内的冷水进入管161一方面为螺旋状，使得一管31内的冷水进入管161表面积增大，一管31内的冷水进入管161另一方面还兼具锥形状，使得锥形弹簧状的冷水进入管161的相邻簧圈之间挡水的负面作用减小，能够使得热水与锥形状的冷水进入管161更为充分的接触，从而使得冷水进入管161能够更为充分的与一管31内的热水进行热交换，从而提高了热源管3内的热水与冷水进入管161内的冷水热交换效率，进而提高换热效果，使得冷水进入管3内的冷水温度上升更多。此外，由于该锥形弹簧状的冷水进入管161为上端小而下端大，使得热水冲击在冷水进入管161上时，锥形状的冷水进入管161将由小端到大端逐渐将热水分散，从而使得锥形弹簧状的冷水进入管161表面与热水充分接触，从而提高换热效果；锥形弹簧状的冷水进入管161所用材料为导热材料；
37.锥形弹簧状的冷水进入管161的安装方法：步骤一，在连接套内壁涂抹胶水；步骤二，通过连接套连接好锥形弹簧状的冷水进入管161与冷水进入管161的其余部分，连接套内壁上的胶水用于固定密封与连接套连接的锥形弹簧状的冷水进入管161以及冷水进入管161其余部分；步骤三，通过胶水对连接套端部再次胶封；步骤四，将使用的一管31更换为塑料软管，将安装好的冷水进入管161及连接套放置在一管31上，用记号笔划线，记录连接套安装在一管31壁上的位置；步骤五，在一管31上记号笔划线处开设连接套安装孔以及一条裂缝；步骤六，将锥形弹簧状的冷水进入管161塞入一管31内，使连接套位卡在一管31上的连接套安装孔处；步骤七，通过胶封的形式，密封连接套与一管31的连接处以及一管31上裂缝的位置，从而完成锥形弹簧状的冷水进入管161在一管31上的安装。
38.作为本发明其中一个实施例，所述二号进气管21上设置有加热管，所述加热管包括聚透明玻璃管61和黑色绒布62；所述二号进气管21与透明玻璃管61端部连接；所述黑色绒布62包裹在透明玻璃管61外，且黑色绒布62外包裹有塑料薄膜，黑色绒布62用于吸收阳光的热量而对透明玻璃管61进行加热保温。具体的，阳光照射在黑色绒布62使黑色绒布62吸热，黑色绒布62吸热后对透明玻璃管61进行加热保温，而黑色绒布62外层缠绕塑料薄膜，能够防止或降低黑色绒布62吸水、潮湿的问题发生，以使黑色绒布62被太阳照射后升温的速度更快，而透明玻璃管61则将热量传到给透明玻璃管61内的空气，从而实现对透明玻璃管61内的空气进行加热，提高空气升温的速率，进而提高透明玻璃管61内部流通空气的温度，从而使得蒸发器12内的制冷剂在单位时间内能够汲取更多的热能，从而提高太阳能空气源热泵从空气获取热能的效率。
39.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的任何实施例均可按照实际需求进行删除或适当
的修改；此外，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。